Bronz: compoziția aliajului, proprietățile și aplicarea

poveste

Unul dintre cele mai renumite locuri unde s-au găsit produse de bronz a fost situat în zona râului Kuban. În acest moment, arheologul Nikolai Veselovsky în 1897 a descoperit așa-numita cultură Maykop, care a existat în a doua jumătate a mileniului IV î.Hr.

Articolele de bronz găsite în mormintele de înmormântare Maykop au fost realizate în principal din cupru și aliaj de arsenic, deci se crede că istoricul primii erau doar astfel de aliaje, numit bronz de arsenic.

Nu era în nici un fel inferior în proprietățile sale aliajelor de cupru cu staniu sau plumb, și chiar le-a depășit pentru o serie de caracteristici. A fost folosit pe scară largă în diferite domenii ale activității umane din acele vremuri, de la fabricarea pieselor critice la bijuterii.

Compoziția de bronz

Bronzul este un aliaj de cupru cu metale cum ar fi staniu, aluminiu, plumb, beriliu și nemetalici - arsenic, siliciu și fosfor. În plus, astfel de aliaje pot fi dopate suplimentar cu fosfor, zinc, mangan, fier și nichel.

Compoziția de bronz depinde de gradul de aliaj și este indicat în desemnarea sa. De exemplu, compoziția aliajului marcat BRAMts7-1 include 7% din aluminiu, 1% din mangan și 92% din cupru.

Astfel, componenta principală a acestui metal este cuprul (de la 35% la 90% și mai sus). A doua componentă poate fi fie arsenic, fie staniu sau beriliu, plumb, aluminiu, siliciu și alte componente. Pentru a adăuga proprietăți speciale aliajului pot fi adăugate componente suplimentare - zinc, fier, nichel, mangan, fosfor și altele.

Caracteristici de bronz și proprietăți

Principalele proprietăți ale tuturor aliajelor de bronz sunt plasticitatea și duritatea. În funcție de raportul componentelor principale și adiționale, se poate obține o mare varietate de proprietăți noi. În plus, cantitatea de cupru din aliaj determină culoarea sa.

Astfel, bronzul de aur va fi obținut dacă compoziția aliajului este de aproximativ 85% cupru și cu o reducere a cantității sale de 50%, un aliaj care are o culoare argintie se va întoarce. Reducerea cantității de cupru la 35% și mai scăzută va avea ca rezultat producția de gri și chiar și bronzul negru, iar creșterea cantității de cupru la 90% sau mai mult va conduce la formarea de bronz roșu.

Una dintre mărcile vechi de aliaje de bronz este clopot de bronz, care este încă folosit astăzi pentru turnarea clopotelor. Conține 20% staniu și 80% cupru. Dezavantajul său este fragilitatea crescută datorată prezenței unui conținut mare de staniu în aliaj.

După cum sa menționat mai sus, cele mai utilizate sunt aliaje de cupru și staniu cu adăugarea unui număr mic de alte componente. Utilizarea pe scară largă a acestor aliaje se datorează, în primul rând, cauzelor istorice care au determinat deplasarea bronzului de arsenic din producție.

Motivele sunt următoarele:

• dezvoltare pentru multe secole de depozite de tennantite și alte minereuri decolorate bogate în cupru și arsen. Astfel de minereuri erau cele mai convenabile pentru producerea bronzului de arsen, deoarece nu erau foarte adânci, ceea ce făcea procesul de producție mai ieftin decât alte surse de cupru și arsenic;
• toxicitatea ridicată de producere a unui astfel de bronz, cauzată de prezența arsenului în depozite, ceea ce a dus, în mod inevitabil, la pierderea sănătății și capacitatea de a lucra cu metalurgiști și confecționați cu experiență;
• inadecvarea deșeurilor metalurgice și a produselor din bronz arsenic sparte pentru topirea în continuare a metalelor de calitate. În cel mai bun caz, astfel de produse au fost folosite pentru a face bijuterii sau părți neesențiale.

Aliajele de cupru și staniu care au venit să înlocuiască bronzurile de arsen, deși erau mai scumpe, dar erau economic preferabil, de la dezvoltarea transportului de cai și, prin urmare, stabilirea legăturilor comerciale între orașe și țări a condus la o creștere a importurilor de bronz non-arsenic.

Tipuri de bronz și caracteristici

Dezvoltarea producției industriale pe scară largă a dus, în general, la faptul că bronzul de tablă a devenit aproape cel mai masiv tip de bronz. Și numai în ultimii o sută de ani, acest tip a început să înlocuiască aliajele de cupru cu înlocuitori de staniu, cum ar fi aluminiul, siliciul și, în special, bronzurile de beriliu.

Astfel, există următoarele tipuri:

1. Tinless. Acesta include bronz, în care celelalte componente sunt aluminiu, siliciu, beriliu și alte metale și nemetalice. Fiecare dintre aceste componente îi conferă proprietăți speciale. De exemplu, din aliaj de aluminiu conferă proprietăți îmbunătățite de antifricțiune și rezistență ridicată la coroziune, beriliu crește rezistența și duritatea, și siliciu și zinc pentru a îmbunătăți rezistența la abraziune și fluidității;
2. staniu. Cupru-cupru-aliaj, în care cupru predomină. Este unul dintre primii, stăpânit de om. Are un înalt, în comparație cu cuprul pur, duritatea și puterea, precum și mai fuzibil. În astfel de aliaje, staniu este întotdeauna al doilea în număr după cupru și principalul component de aliere.

Cea de-a treia cifră sunt componente suplimentare arsenic, zinc și plumb. Acest metal, datorită contracției foarte scăzute, este destinat în principal pentru turnare, deoarece este dificil de prelucrat prin presiune, tăiere și ascuțire. Chiar și tendința de segregare și fluiditate scăzută nu interferează cu utilizarea acestui aliaj pentru fabricarea turnărilor complexe de configurație, inclusiv în turnarea artistică.

Bronz cu adăugare de zinc se numește "Admiralitatea""Și este folosit pentru fabricarea pieselor care au contact frecvent sau permanent cu apa de mare (construcția navală). Această caracteristică se datorează faptului că zincul conferă aliajului o rezistență sporită la coroziune în acest mediu.

Cu toate acestea, pentru a da rezistenta la coroziune din bronz in apa de mare sarata, este din ce in ce mai mult îmbogățită cu aluminiu și nichel. Astfel de aliaje, numite adesea "marine", sunt utilizate pentru fabricarea elementelor platformelor petroliere care operează pe rafturile maritime și oceanice.

Pentru a da caracteristici suplimentare de bronz, este dopat cu cantități mici fosfor, argint, zinc, arsenic, mangan și alte componente. Astfel, introducerea unei cantități mici de argint mărește conductivitatea electrică a bronzului și o face comparabilă cu conductivitatea electrică a cuprului.

Domenii de aplicare și etichetare

Există mese speciale care conțin marcaje și descrieri ale tuturor aliajelor de bronz produse de industrie. Cu toate acestea, chiar fără a recurge la astfel de tabele, este posibil să se determine tipul și compoziția chimică dacă se știe cum e descifrat etichetarea.

Prin marcarea simplă, puteți afla compoziția acestora. Semnul său caracteristic în denumire este literele "Br", ceea ce înseamnă "Bronz“.

Mai mult, urmată de litere, care indică, pe lângă cupru, și prezența componentelor corespunzătoare. Aceste denumiri scrisoare stabilite regulamente sunt următoarele: A - aluminiu, B - beriliu, K - siliciu, F - fier, H - nichel, Mc - mangan, Mg - magneziu, C - plumb, O - staniu, T - titan, F este fosfor, Z este zinc.

După litere, cratimele sunt urmate de numerele care denotă procent din fiecare componentă (după cupru). Și, de asemenea, denumirile în care, după fiecare literă, se aplică procentajul acestei sau acelei componente. Pentru a cunoaște conținutul de cupru, trebuie să scăpați 100% din procentajul tuturor componentelor.

Aici sunt exemple ale marcajelor și transcrierile acestora: BrO5Ts6S5 - aliaj de bronz, având un conținut de staniu de 5%, zinc - 6%, plumb - 5% cupru - 84% - BrO3Ts8S4N1 - conținut de staniu - 3%, zinc - 8%, plumb - 4% Ni - 1% cupru - 84% - conținut de staniu - - BrO10F1 10%, P - 1% cupru - 89% - BrB2 - conținut de beriliu - 2% cupru - 98% - BrAZhMts10-3-1, 5 - conținutul de aluminiu - 10%, fier - 3%, Mn - 1,5% cu - 85,5% - BrAZhN10-4-4 - conținut de aluminiu - 10%, fier - 4% Ni - 4% cupru - 82%.

Datorită proprietăților sale diferite, acest metal găsește cea mai largă aplicație în diferite sfere. Urmatoarele produse sunt fabricate din aceasta:

• elemente de decor (lămpi, figurine, sfeșnice, scrumiere, grătare, balustrade și alte decorațiuni);
• diverse accesorii (încuietori, mânere, bucle de rezervă, robinete, mixere și alte instalații sanitare);
• piese de mașini și mecanisme (bucșe, garnituri, unelte, rulmenți, părți ale echipamentului care funcționează sub apă);
• piese pentru echipamente de înaltă precizie, instrumente de navigație, diagrame auto;
• numeroase accesorii (coturi, colțuri, adaptoare, cuplaje, teuri etc.);
• într-un număr mic de bijuterii.

Bronzul este utilizat pe scară largă în inginerie rachetă și inginerie mecanică, aviație și construcții navale. Realizează obiecte de artă foarte artistică pentru teatre, săli și palate, monumente și sculpturi.

Datorită dezvoltării metalurgiei, acest metal dobândește toate proprietățile noi și neobișnuite, Inaccesibil pentru fierari și metalurgiști ai trecutului. Inventat de antici, aliajul continuă să servească bine umanității și să progreseze pentru multe, multe secole.